浅谈用于医用电动病床电磁兼容测试的控制装置

刘浩明，叶瑀

（广东省医疗器械质量监督检验所，广东 广州 610000）

1 前言

医用电动病床的预期用途是在医疗监护下的成年患者的诊断、治疗或监护时使用，用以支撑患者身体，形成临床所需体位。医用电动病床通常由床面部分、床架部分、驱动部分、控制部分及配件组成。一般情况下，床面部分主要由多块不同功能的支撑板组成，如背板、座板、大腿板、小腿板等；床架部分主要由床框、头板组件、脚板组件、左右护栏、脚轮组成；驱动部分主要由电动推杆、蓄电池组成，其中电动推杆主要由驱动电机、减速齿轮、螺杆、螺母、导套、推杆、滑座、弹簧、外壳、涡轮、涡杆、微动控制开关等组成；控制部分主要由控制器、控制手柄（有线/无线）、控制面板、CPR（背部速降机构）控制按钮组成；配件主要包括输液架、鞋架、拉升杆、尿袋挂钩等。医用电动病床的工作原理是通过电动推杆中的驱动电机经齿轮减速后，带动一对丝杆螺母。把电机的旋转运动变成直线运动，利用电动机正反转完成推杆动作。推杆通过各种杠杆、摇杆或连杆等机构的运动实现电动病床的各种动作。医用电动病床常见的体位动作有整床升起、平床前倾、平床后倾、腿部升起、背部升起、整体前倾、整体后倾，这些动作都是通过多个电机共同工作实现的。

2 检验要求及现有方法的不足

根据医用电动病床的注册技术审查指导原则，医用电动病床的性能指标分为床体和配件两部分，床体一般包含床体升降行程、床体纵向倾斜、床体横向倾斜、背板折转角度、腿板折转角度、脚板折转角度、床面纵向平移等，最大安全载荷，动作平稳性，床体的移动和锁定，X射线透过性（若适用），外观，噪声；配件则根据不同配件的具体情况做出相应要求，如输液架的调整范围等。医用电动病床的电磁兼容检验需要满足YY 0505-2012和YY 0571-2005标准的要求。YY 0505-2012标准指出电动病床的电磁兼容测试包括2部分，其中，发射测试包括传导骚扰、辐射骚扰、谐波电流发射、电压波动和闪烁；抗扰度测试包括静电放电、射频辐射抗扰度、电快速瞬变脉冲群、浪涌、传导抗扰度、电压暂降和短时中断、工频磁场7个项目。YY 0571-2013在YY 0505-2012的基础上做出了一些修改，对YY 0505-2012的36.202.1j抗扰度判据增补一条：对于床的所有抗扰度试验的不合格条件是不符合本并列标准中的任意要求或会产生任何危险。YY 0571-2013列举了不正常运行和故障的状态，包括应用部分非预期运动、控制应用部分运动的元件在正常状态下的失效、造成床的非预期运动或者会产生本标准所认为的任何危险的可编程系统或子系统的故障等。

医用电动病床的发射测试需要在带负载、驱动电机动作的最大发射状态下测试，抗扰度测试时，则应在正常工作模式和待机模式下进行，确认电动病床在施加电磁干扰时是否出现误动作或产生任何危险。正常工作模式需要操作控制手柄驱动电机从而使医用电动病床实现不同的动作。而目前国内外常见的医用电动病床电磁兼容测试案例有两种操作方法：一种是采用人工操作病床进行升降、倾斜，以实现正常工作模式；另一种是通过电机生产厂家配套的控制手柄操作病床进行动作。现有的方法存在如下不足：人工操作病床动作效率低下；电磁兼容部分测试项目对人体有危害，不适宜人工操作；不同厂家选用的电机不同，控制手柄无法通用。为了解决这些问题，本文设计了一种适用于不同规格、不同外观尺寸控制手柄的医用电动病床控制手柄的操作装置，用于满足医用电动病床的电磁兼容试验要求，普适性好，操作简单。

3 设计思路及方案

这个医用电动病床控制手柄的操作装置由固定装置、执行装置和控制装置3部分组成，如图1所示。其中，固定装置包括凹座以及限位装置，限位装置至少设在凹座的一侧，固定装置采用绝缘材料，避免为电磁兼容测试引入不必要的耦合回路；执行装置设在固定装置上方，用于向控制手柄施压；控制装置与执行装置连接。因大部分控制手柄都包括面板和设在面板上的按键，通过限位装置，使得凹座中的空缺也不同，以此固定不同尺寸规格的控制手柄，并同时采用执行装置来向下对控制手柄的按键施压，使得医用电动病床在电磁兼容测试时处于正常工作模式不需要用人工来操作，工作效率高，操作程序可追溯，试验状态复现性好，且避免电磁兼容测试对人体的危害。

图1 医用电动病床控制手柄的操作装置示意图

固定装置中的限位装置包括紧固旋杆，紧固旋杆通过螺孔设置在凹座的一侧；或者所述限位装置包括两个紧固旋杆，紧固旋杆通过螺孔分别设置在凹座的两侧。通过转动紧固旋杆使得空缺可调，且旋转的方式可以提高调节精度，能够缓慢改变空缺大小，而且旋转能够使周向的力放大，牢牢压紧控制手柄，稳固效果好。

执行装置包括相互连接的供气装置、气动装置，供气装置与控制装置连接；供气装置与气动装置相连通，气动装置设于固定装置上方并用于向控制手柄施压。控制装置只需要向供气装置发送启闭电信号，即可使得供气装置向气动装置供气，线路简单，抗电磁干扰能力强，因此，当医用电动病床的手控器与该装置合并使用开展电磁兼容试验时，该装置不会对试验结果产生不可接受的影响。

这个供气装置包括若干气管以及设在每条气管上的气泵，气管一端用于接气源，另一端连接气动装置；气泵与控制装置连接。控制装置向气泵发送启闭电信号。气动装置包括多个气缸以及安装在每个气缸中的气动手指，气缸两端分别设有与供气装置连接的供气口；气缸安装在固定装置上方。

控制装置包括：与执行装置连接的控制器；与控制器连接，用于向控制器输入第一电平信号的运行按钮；与控制器连接，用于向控制器输入第二电平信号的急停按钮；继电器，控制器通过继电器与执行装置连接。通过第一电平信号和第二电平信号的不同，控制器可辨别按下的是运行按钮还是急停按钮，控制器再向执行装置发送对应的启闭信号，提高该装置操作稳定性。

在进行医用电动病床的电磁兼容试验时，将紧固旋杆从凹座中部的空缺中转出，并置医用电动病床的控制手柄在凹座中部的空缺中，然后将两个紧固旋杆向凹座中部转进，以固定不同规格的控制手柄，并将控制手柄上的按键对准在上方的气动手指，从而保证该装置适用于不同尺寸外观的手控器。按下运行按钮后，向控制器发出第一电平信号，控制器通过继电器向不同的气泵发送启闭信号，使对应的气动手指完成以下动作：“往下运动，按压控制手柄上的按键，松开按键往上运动，复位”。

需要紧急停止动作时，只需按下急停按钮，向控制器发出第二电平信号，控制器通过继电器向不同的气泵发送启闭信号，使对应的气动手指复位。控制手柄上通常有多个按键，对应控制医用电动病床的多个动作，因此，需要多次调整紧固旋杆以改变控制手柄的固定位置，使气动手指能够对应不同的按键，确保试验对医用电动病床的多个动作有考虑到，以便测试完整。

这个装置通过转动凹座两侧的紧固旋杆，可以改变凹座之间空隙的大小，进而固定不同尺寸规格的控制手柄，具有普适性好、操作简单的特点，同时，控制器只涉及启闭信号、第一电平信号和第二电平信号这三种信号的传输，线路简单，减少了对电磁环境的影响，提高了抗电磁干扰的能力。将这个装置应用于医用电动病床的电磁兼容测试，可以提高工作效率和人力资源利用率，保证操作程序可追溯和试验状态可复现。